Es ist üblich, dass die elektrische Leistung von Solarzellen oder Solarmodulen in Wattpeak (Wp) angegeben wird. "Peak" ist englisch und bedeutet "Spitze". Wenn eine Solarzelle also eine Peak-Leistung von 1 Wp hat, dann ist das die Spitzen-Leistung der Solarzelle.

 

Was ist die elektrische Leistung?

Die elektrische Leistung sagt aus, wie viel Arbeit pro Sekunde durch den elektrischen Strom erledigt werden kann. Leistung ist also Arbeitsvermögen.

Angegeben wird die elektrische Leistung in Watt (W) oder in Kilowatt (kW). Sie lässt sich berechnen, indem man die Spannung mit der Stromstärke multipliziert.

Möchte man die elektrische Leistung einer Solarzelle oder eines Solarmoduls wissen, so misst man deren Spannung und die aktuelle Stromstärke und berechnet daraus:

Spannung Stromstärke = Leistung

Beispiel: Eine Solarzelle befindet sich zusammen mit einer Lampe in einem geschlossenen Stromkreis. Es wird gemessen: Die Solarzelle liefert eine elektrische Spannung von 0,5 V und einen elektrischen Strom von 1 A. Die elektrische Leistung beträgt also 0,5 V 1 A = 0,5 W.


Was ist die Peak-Leistung?

Die Peak-Leistung wird auch als Nennleistung bezeichnet. Sie ist die Spitzen-Leistung, die eine Solarzelle unter optimalen Bedingungen im Labor erzielen kann. Der Hersteller einer Solarzelle gibt in der Regel immer die Nennleistung der Solarzelle an.

Für die optimalen Bedingungen, unter denen Spannung und Stromstärke gemessen werden, sind Standards festgelegt:

  • Das Licht trifft senkrecht auf die Solarzelle mit einer Stärke von 1.000 W pro Quadratmeter.
  • Die Temperatur der Solarzelle beträgt dabei 25° C.
  • Die Sonnenstrahlen müssen auf eine bestimmte Weise durch die Erdatmosphäre abgeschwächt werden.

Beispiel: Die Solarzelle aus dem Beispiel von oben erreicht unter solchen optimalen Standard-Testbedingungen eine elektrische Stromstärke von 2 A (die Spannung ist weiterhin 0,5 V). Die Peak-Leistung beträgt also 0,5 V • 2 A = 1 Wp. Diese Nennleistung entspricht aber nicht dem Wert, der oben gemessen wurde.

 

Warum sind die beiden Werte unterschiedlich?

Die Peak-Leistung wird im Labor unter Standardbedingungen gemessen. In der Realität sind die Bedingungen jedoch ganz anders. Der Himmel ist nicht immer komplett wolkenfrei und die Solarzelle ist auch nicht immer genau in Richtung der Sonne ausgerichtet. Aus solchen Gründen ist die tatsächliche Leistung einer Solarzelle meist geringer, als die vom Hersteller angegebene Leistung (in Wp).

 

Wozu dann eine Wp-Angabe?

Die Nennleistung einer Solarzelle dient dazu, dass man verschiedene Solarzellen leistungsmäßig miteinander vergleichen kann. Hat man z.B. zwei Solarzellen zur Auswahl, die eine Leistung von 3 Wp bzw. 4,5 Wp erreichen, so weiß man dass die zweite Solarzelle leistungsstärker ist. Ein weiterer Grund für die Angabe einer Nennleistung ist, dass man bereits vor der Errichtung einer Photovoltaikanlage ausrechnen kann, welche Leistung die Anlage vermutlich erbringen wird.

 

Wie hängt die Leistung einer PV-Anlage mit dem Energieertrag zusammen?

Wie viel elektrische Energie eine Photovoltaikanlage erzeugt, ist davon abhängig, wie viel Sonnenstrahlung durch die Solarzellen der Photovoltaikanlage eingefangen und umgewandelt werden kann. Man geht davon aus, dass die Sonnenstrahlung in Deutschland an einem klaren Sommertag eine Leistung von etwa 1.000 W (Watt) pro Quadratmeter Erdoberfläche hat. Ungefähr ein Zehntel dieser Leistung kann durch Solarzellen nutzbar gemacht werden. Das bedeutet, man braucht Zehn Quadratmeter Solarzellenfläche, um 1.000 W zu erhalten (1.000 W = 1 kW). Es ist üblich, die die Spitzenleistung einer Photovoltaikanlage in Kilowattpeak (kWp) anzugeben. Eine 1 kWp Photovoltaikanlage kann an einem klaren Sommertag eine Leistung von etwa 1.000 W erbringen.


Die Leistung von Solarzellen oder Solarmodulen wird oft in Wattpeak (Wp) angegeben. Diese Nennleistung wird im Labor unter Standardbedingungen gemessen. Aus verschiedenen Gründen, wie z.B. dem aktuellen Wetter oder der Ausrichtung der Solarzelle in Richtung Sonne, entspricht die tatsächliche Leistung der Solarzelle meist nicht der theoretischen Nennleistung. Eine Photovoltaikanlage mit einer Nennleistung von 1 kWp kann in einem Jahr durchschnittlich 1.000 kWh Energie erzeugen.

 

Quellen:
F. Kliche, I. Draeger (2011): Schulpacket Solarsupport – Sekundarstufe, 2. Auflage, Unabhängiges Institut für Umweltfragen, Berlin
V. Wesselak, S. Voswinckel (2012): Photovoltaik – Wie Sonne zu Strom wird, Springer Verlag, Berlin Heidelberg
S. Karamanolis (2009): Photovoltaik: Schlüsseltechnologie der Solarenergie, E. Karamanolis Verlag, Weilheim
K. Mertens (2013): Photovoltaik - Lehrbuch zu Grundlagen, Technologie und Praxis, 2. neu bearbeitete Auflage, Carl Hanser Verlag, München
L. Meyer, G. Schmidt (2010): Basiswissen Schule – Physik 5. Bis 10. Klasse, Bibliographisches Institut GmbH, Mannheim, und Duden Paetec GmbH, Berlin
M. Barmeier, W. Bäurle, M. Bergau (2005): Prisma NWA Physik 4/5, Ausgabe für Baden-Württemberg, Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart

http://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik
http://de.wikipedia.org/wiki/Watt_Peak

Elektrische Leistung

  Formelzeichen:  P
  Einheit:           Watt (W)

Die elektrische Leistung ist Spannung x Stromstärke.

(>> mehr)


Mehrfache von Watt:
0,001 W = 1 mW  Milliwatt
 1.000 W = 1  kW  Kilowatt
 1.000.000 W = 1 MW  Megawatt 

Standard-Testbedingungen

Stromstärke (und Spannung) werden unter Standard-Testbedingungen gemessen.

Diese Standardbedingungen sind optimale Bedingungen, die nicht der Realität entsprechen.


Energieertrag

Der Energieertrag einer PV-Anlage ist die gesamte elektrische Energie, die in einem bestimmten Zeitraum erzeugt wurde. 

Eine Photovoltaikanlage mit einer Nennleistung von 1 kWp erzeugt im Jahresdurchschnitt 1.000 kWh Energie.

Elektrische Energie

Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen.


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Nennleistung und Ertrag

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